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線圈法磁粉探傷在汽車曲軸上的應(yīng)用
發(fā)布時(shí)間：2017-09-01
目前汽車配件企業(yè)對曲軸表面缺陷檢測大部分采用磁軛法或支桿法進(jìn)行干法磁粉探傷。該法不僅粉塵較大、工作環(huán)境差、工作效率低,而且檢測靈敏度不高,不能完全保證缺陷不被漏檢。隨著無損檢測技術(shù)的不斷發(fā)展、檢測設(shè)備的不斷更新,本文對曲軸磁粉探傷中傳統(tǒng)的曲軸不動(dòng),磁場變化的方法進(jìn)行了改進(jìn),采用曲軸旋轉(zhuǎn)磁化、旋轉(zhuǎn)噴液、退磁三者一次性完成的熒光濕法檢測,不僅提高了檢測靈敏度,而且也省去了單獨(dú)給曲軸退磁這道工序,提高了生產(chǎn)效率。
1檢測原理與操作方法
1.1檢測原理
磁化線圈的形狀如圖1所示,它由1300匝扁平通銅導(dǎo)線繞制而成,線圈匝間絕緣且整體浸泡環(huán)氧樹脂,以保證對地絕緣和增加線圈強(qiáng)度。其理論計(jì)算如下:
H= KπNI/L(cosβ1- cosβ2) (1)
式中H―心面上一點(diǎn)P的磁場強(qiáng)度(A/M)
I―電流(A)
β1、β2―線圈中心面上任意點(diǎn)到線圈兩斷面的夾角
N―線圈匝數(shù)
L―線圈長度(m)
K―比例常數(shù)
該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為:B=μ×H(μ為空氣中的磁導(dǎo)率)。
如果在線圈中充滿鐵磁物質(zhì),那么該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度要比沒有充滿鐵磁性物質(zhì)大102～106倍以上,因?yàn)殍F磁性物質(zhì)的磁導(dǎo)率是空氣磁導(dǎo)率的102～106倍以上。因此把旋轉(zhuǎn)的曲軸放在靜止的通電線圈中,對曲軸進(jìn)行磁化,相當(dāng)于曲軸不動(dòng),給曲軸施加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場,對曲軸進(jìn)行磁粉探傷,以發(fā)現(xiàn)曲軸表面及近表面的缺陷。
1.2操作方法
當(dāng)在磁探工位有曲軸時(shí),操作人員將線圈下降套住曲軸2/5處時(shí)停止,然后通電、噴磁懸液,直到整個(gè)曲軸全部被磁懸液覆蓋為止,然后帶電升起線圈,操作人員用波長為365 nm的紫外線燈進(jìn)行檢查。
2結(jié)果分析
影響發(fā)現(xiàn)曲軸表面及近表面缺陷的因素有兩個(gè):
(1)磁化裝置的磁化能力及磁懸液性能的因素;
(2)缺陷本身的因素。
2.1磁化系統(tǒng)對曲軸表面及近表面缺陷檢出的影響
從公式(1)可見,影響缺陷檢出的因素有電流I、線圈匝數(shù)N,線圈的長度L以及(cosβ1- cosβ2)的大小。電流I增大,匝數(shù)N增多,線圈長度L減小,那么磁場強(qiáng)度H增大,磁感應(yīng)強(qiáng)度也增大。因?yàn)榫€圈長度L不大,所以(cosβ1- cosβ2)對磁場強(qiáng)度H的均勻度影響不大。
事實(shí)表明,線圈匝數(shù)在130匝、負(fù)載勵(lì)磁電流大于40安培,可以保證檢出曲軸上任一部位的表面裂紋。如果用15/50A型試片試驗(yàn)曲軸任一部位,試片均顯示清晰。磁懸液的配制應(yīng)根據(jù)磁粉廠家的推薦為主,一般情況下,用梨形瓶測量,磁懸液的濃度為0.1～0.5。
2.2缺陷本身對漏磁場的影響
在鐵磁物質(zhì)內(nèi),缺陷的磁導(dǎo)率和鐵磁物質(zhì)本身的磁導(dǎo)率不同,導(dǎo)致磁力線在缺陷處逸出或進(jìn)入試件表面形成漏磁場,在缺陷處形成的漏磁場吸附磁粉并形成磁痕,使操作者很直觀地發(fā)現(xiàn)缺陷,因此缺陷的漏磁場直接影響缺陷的檢出率,同樣,缺陷的幾何形狀、自身大小和方向等都對缺陷的漏磁場有直接影響。
2.2.1鐵磁材料被磁化狀態(tài)對漏磁場的影響
磁感應(yīng)強(qiáng)度B=μr×H,即鐵磁材料的磁導(dǎo)率μr和外加的磁場強(qiáng)度H之積直接影響磁感應(yīng)強(qiáng)度B;根據(jù)以前的檢測結(jié)果,缺陷的漏磁感應(yīng)強(qiáng)度的法向分量值隨磁化強(qiáng)度的增加而增加,但當(dāng)磁化強(qiáng)度達(dá)到一定數(shù)值后,其增加趨于平緩。即鐵磁材料已進(jìn)入磁飽和狀態(tài)時(shí)無須無限增大電流和電壓,根據(jù)實(shí)際情況,電壓為380 V完全可以滿足要求。
2.2.2缺陷大小對漏磁場的影響
缺陷的大小指缺陷的深度、長度和寬度,一般對缺陷漏磁有影響的是缺陷本身的深度和寬度,同樣寬度的表面缺陷,如果深度不同,產(chǎn)生的漏磁場也不同,在一定范圍內(nèi),漏磁場的增加與缺陷深度的增加幾乎呈線性關(guān)系,當(dāng)深度增加到一定值后漏磁場的增加變得緩慢。當(dāng)缺陷的寬度很小時(shí),漏磁場隨著寬度的增加而增加,當(dāng)缺陷的寬度很大時(shí)漏磁場反而下降,例如表面劃痕就是這種情況。缺陷的深度和寬度之比稱為缺陷的深寬比,深寬比越大,漏磁場越大,缺陷越容易被發(fā)現(xiàn);反之缺陷不易被發(fā)現(xiàn)。
2.2.3缺陷方向?qū)β┐艌龅挠绊?/p>
缺陷的方向分為兩種,一種是缺陷在工件表面的方向與漏磁場方向之間的夾角,另一種是缺陷的深度方向與工件表面的夾角,即缺陷的傾角。缺陷垂直于磁場方向時(shí),所形成的漏磁場最大,有利于缺陷的檢出;若與磁場平行則幾乎不產(chǎn)生漏磁場。
缺陷與工件表面的夾角(缺陷的傾角)由垂直逐漸傾斜成某一角度,直到變?yōu)槠叫?漏磁場也由最大下降為零,因曲軸在加磁線圈中是旋轉(zhuǎn)的,相當(dāng)于給靜止曲軸加一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場,因此,曲軸上任一處的任一方向的裂紋均可被發(fā)現(xiàn)。
2.2.4缺陷埋藏深度對漏磁場的影響
在工件的表層內(nèi)存在缺陷時(shí),則在工件表面上有漏磁場,漏磁場的分布以缺陷靠近工件表面的位置為中心呈近似半圓形狀。缺陷埋藏的越深,這個(gè)圓心離表面越遠(yuǎn),在工件表面形成的漏磁場強(qiáng)度也越小,同樣的缺陷位于工件表面時(shí),漏磁場最大,位于工件內(nèi)部,隨埋藏深度的增加,漏磁場逐步減少,當(dāng)埋藏深度足夠大時(shí),漏磁場將趨近于零。
2.2.5工件表面清潔度對漏磁場的影響
如果工件表面不干凈,有覆蓋層,那么工件表面的覆蓋層會影響漏磁場,導(dǎo)致漏磁場的減小;同時(shí)也影響缺陷磁痕的顯示,因此,曲軸在磁粉探傷時(shí),其表面必須保持干凈無污。
2.2.6工件材料及狀態(tài)對漏磁場的影響
工件材質(zhì)的晶粒越大,磁導(dǎo)率越大,矯頑力越小,漏磁場就越小;相反,工件材質(zhì)晶粒越小,磁導(dǎo)率越小,矯頑力越大,漏磁場就越大。對碳鋼而言,隨著含碳量的增加,矯頑力也增加,但磁導(dǎo)率隨著含碳量的增加反而下降,漏磁場增大。
鋼材的熱處理對漏磁場的影響較大,正火和退火狀態(tài)的鋼材,其磁性差別不大,漏磁場也差別不大;而退火和淬火狀態(tài)的磁性差別較大,淬火可以提高鋼材的矯頑力和剩磁使漏磁場增大;淬火后隨著回火溫度的升高,矯頑力降低,漏磁場減小。
3結(jié)束語
3.1采用交流加磁,在完全滿足技術(shù)條件的前提下,不但節(jié)省了整流設(shè)備,而且操作簡單,容易實(shí)現(xiàn),并且使被磁化的曲軸容易退磁。
3.2在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中,利用該法對曲軸進(jìn)行磁粉探傷,不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,方便操作,而且節(jié)省了專門退磁這道工序,提高了工作效率,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
3.3發(fā)現(xiàn)裂紋的能力不僅與設(shè)備能力有關(guān),而且與裂紋的幾何形狀、自身大小和方向有關(guān)。
摘自：中國計(jì)量測控網(wǎng)
